據(jù)不完全統(tǒng)計,全國34個省份中,共有16個省份發(fā)布了峰谷電價表,包括北京、上海、天津、河北、廣東、江蘇、浙江、山西等。據(jù)業(yè)內(nèi)人士測算,若峰谷價差超過0.8元,儲能光伏電站的盈利模式可觀,特別是用電量大的工商業(yè)企業(yè)。
在政策方面,2017年10月,《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》出臺,指明了“十三五”、“十四五”期間儲能的發(fā)展目標(biāo):第一階段實現(xiàn)儲能由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡,第二階段實現(xiàn)商業(yè)化初期向規(guī)?;l(fā)展轉(zhuǎn)變。緊隨國家政策,江蘇等地紛紛跟進(jìn)落實細(xì)則,吹響儲能商業(yè)化號角。
在7月2日,國家發(fā)改委下達(dá)的《關(guān)于創(chuàng)新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價格機(jī)制的意見》中明確,加大峰谷電價實施力度,運用價格信號引導(dǎo)電力削峰填谷;省級價格主管部門可建立峰谷電價動態(tài)調(diào)整機(jī)制,進(jìn)一步擴(kuò)大銷售側(cè)峰谷電價執(zhí)行范圍。通過擴(kuò)大峰谷電價差為儲能的發(fā)展提供利好的市場機(jī)制。
據(jù)預(yù)測,2018年~2019年,儲能市場正式迎來爆發(fā)“元年”;2025年我國儲能裝機(jī)可達(dá)60GW,市場規(guī)模將超過1000億;到2050年儲能裝機(jī)突破超過200GW,市場規(guī)模將超2萬億元。
那么,光伏儲能有哪些類型?有哪些商業(yè)模式?有哪些投融資模式?成本收益又如何呢?國際能源網(wǎng)/光伏頭條在文中進(jìn)行詳盡梳理分析,希望給予諸位一些有價值且值得探討的儲能精要內(nèi)容。
一、儲能系統(tǒng)的類型
根據(jù)不同的應(yīng)用場合,太陽能光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)分為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)、并網(wǎng)儲能系統(tǒng)和多種能源混合微網(wǎng)系統(tǒng)等四種。
1、光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),不依賴電網(wǎng)而獨立運行,應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等應(yīng)用場所。系統(tǒng)由光伏方陣、太陽能控制器、逆變器、蓄電池組、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過太陽能控制逆變一體機(jī)給負(fù)載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池通過逆變器給交流負(fù)載供電。
圖1、離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖
光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是專門針對無電網(wǎng)地區(qū)或經(jīng)常停電地區(qū)場所使用的,是剛性需求,離網(wǎng)系統(tǒng)不依賴于電網(wǎng),靠的是“邊儲邊用”或者“先儲后用”的工作模式,干的是“雪中送炭”的事情。對于無電網(wǎng)地區(qū)或經(jīng)常停電地區(qū)家庭來說,離網(wǎng)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實用性,目前光伏離網(wǎng)度電成本約1.0-1.5元,相比并網(wǎng)系統(tǒng)要高很多,但相比燃油發(fā)電機(jī)的度電成本1.5-2.0元,更經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
2、并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)
并離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)常停電,或者光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價比上網(wǎng)電價貴很多、波峰電價比波谷電價貴很多等應(yīng)用場所。
圖2、并離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)示意圖
系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能并離網(wǎng)一體機(jī)、蓄電池組、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過太陽能控制逆變一體機(jī)給負(fù)載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池給太陽能控制逆變一體機(jī)供電,再給交流負(fù)載供電。
相對于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),并離網(wǎng)系統(tǒng)增加了充放電控制器和蓄電池,系統(tǒng)成本增加了30%左右,但是應(yīng)用范圍更寬。一是可以設(shè)定在電價峰值時以額定功率輸出,減少電費開支;二是可以電價谷段充電,峰段放電,利用峰谷差價賺錢;三是當(dāng)電網(wǎng)停電時,光伏系統(tǒng)做為備用電源繼續(xù)工作,逆變器可以切換為離網(wǎng)工作模式,光伏和蓄電池可以通過逆變器給負(fù)載供電。
并網(wǎng)儲能光伏發(fā)電系統(tǒng),能夠存儲多余的發(fā)電量,提高自發(fā)自用比例,應(yīng)用于光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價比上網(wǎng)電價價格貴很多、波峰電價比波平電價貴很多等應(yīng)用場所。系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能控制器、電池組、并網(wǎng)逆變器、電流檢測裝置、負(fù)載等構(gòu)成。當(dāng)太陽能功率小于負(fù)載功率時,系統(tǒng)由太陽能和電網(wǎng)一起供電,當(dāng)太陽能功率大于負(fù)載功率時,太陽能一部分給負(fù)載供電,一部分通過控制器儲存起來。
圖3、并網(wǎng)儲能系統(tǒng)示意圖
在一些國家和地區(qū),之前裝了一套光伏系統(tǒng),后取消了光伏補(bǔ)貼,就可以安裝一套并網(wǎng)儲能系統(tǒng),讓光伏發(fā)電完全自發(fā)自用。并網(wǎng)儲能機(jī)可以兼容各個廠家的逆變器,原來的系統(tǒng)可以不做任何改動。當(dāng)電流傳感器檢測到有電流流向電網(wǎng)時,并網(wǎng)儲能機(jī)開始工作,把多余的電能儲存到蓄電池中,如果蓄電池也充滿了,還可以打開電熱水器。晚上家庭負(fù)載增加時,可以控制蓄電池通過逆變器向負(fù)載送電。
4、微網(wǎng)儲能系統(tǒng)
微網(wǎng)系統(tǒng)由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、PCS雙向變流器、智能切換開關(guān)、蓄電池組、發(fā)電機(jī)、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過逆變器給負(fù)載供電,同時通過PCS雙向變流器給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池通過PCS雙向變流器給負(fù)載供電。
微電網(wǎng)可充分有效地發(fā)揮分布式清潔能源潛力,減少容量小、發(fā)電功率不穩(wěn)定、獨立供電可靠性低等不利因素,確保電網(wǎng)安全運行,是大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。微電網(wǎng)可以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代,從經(jīng)濟(jì)環(huán)保的角度可以發(fā)揮巨大作用。專家表示,微電網(wǎng)應(yīng)用靈活,規(guī)??梢詮臄?shù)千瓦直至幾十兆瓦,大到廠礦企業(yè)、醫(yī)院學(xué)校,小到一座建筑都可以發(fā)展微電網(wǎng)。
4、微網(wǎng)儲能系統(tǒng)
微網(wǎng)系統(tǒng)由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、PCS雙向變流器、智能切換開關(guān)、蓄電池組、發(fā)電機(jī)、負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過逆變器給負(fù)載供電,同時通過PCS雙向變流器給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池通過PCS雙向變流器給負(fù)載供電。
微電網(wǎng)可充分有效地發(fā)揮分布式清潔能源潛力,減少容量小、發(fā)電功率不穩(wěn)定、獨立供電可靠性低等不利因素,確保電網(wǎng)安全運行,是大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。微電網(wǎng)可以促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代,從經(jīng)濟(jì)環(huán)保的角度可以發(fā)揮巨大作用。專家表示,微電網(wǎng)應(yīng)用靈活,規(guī)??梢詮臄?shù)千瓦直至幾十兆瓦,大到廠礦企業(yè)、醫(yī)院學(xué)校,小到一座建筑都可以發(fā)展微電網(wǎng)。
圖4、光伏微網(wǎng)儲能系統(tǒng)示意圖
二、儲能系統(tǒng)設(shè)計和配置
以下以并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)為例:
1、那么如何去設(shè)計一個儲能系統(tǒng)呢?
可以看到,與并網(wǎng)系統(tǒng)相比較。逆變器要改為混合型逆變器,即并網(wǎng)和離網(wǎng)儲能一體功能的機(jī)器。同時要增加儲能蓄電池。
2、如何為儲能系統(tǒng)選配蓄電池呢?
以下以并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)為例:
1、那么如何去設(shè)計一個儲能系統(tǒng)呢?
可以看到,與并網(wǎng)系統(tǒng)相比較。逆變器要改為混合型逆變器,即并網(wǎng)和離網(wǎng)儲能一體功能的機(jī)器。同時要增加儲能蓄電池。
2、如何為儲能系統(tǒng)選配蓄電池呢?
由于設(shè)計的是離并網(wǎng)一體儲能系統(tǒng),負(fù)載用電可以由電網(wǎng)作為后備。那么蓄電池的選擇可以根據(jù)計劃儲存的能量來確定。例如,計劃配置可以儲存10度電的蓄電池,該如何選擇呢?10度電,即10kWh,也就是10000VAh。
電池放電效率取94%
考慮到電池壽命和性能,計算時采用鋰電池電池的放電深度(80%)。
鉛酸電池的放電深度一般在50%~70%。
1)選用鋰電池
計算所得電池容量
鋰電電池常規(guī)規(guī)格48V,50Ah,可以選用6并聯(lián),總?cè)萘?00Ah。
2)選用鉛酸電池
鉛酸電池放電深度取50%。
需要12V,100Ah鉛酸電池20節(jié),進(jìn)行4串5并連接,總?cè)萘?00Ah。
這時,大家也許會有疑問:為什么鉛酸電池發(fā)電深度只有50%?
從循環(huán)此事與放電深度的關(guān)系曲線圖中可見,放電深度為50%,當(dāng)有效容量變?yōu)?0%時。循環(huán)充放電次數(shù)約500次。按照一天一次充放電,電池壽命不到兩年。所以適當(dāng)增大電池容量,減小放電深度,可以延長電池的使用壽命。
需要12V,100Ah鉛酸電池20節(jié),進(jìn)行4串5并連接,總?cè)萘?00Ah。
這時,大家也許會有疑問:為什么鉛酸電池發(fā)電深度只有50%?
從循環(huán)此事與放電深度的關(guān)系曲線圖中可見,放電深度為50%,當(dāng)有效容量變?yōu)?0%時。循環(huán)充放電次數(shù)約500次。按照一天一次充放電,電池壽命不到兩年。所以適當(dāng)增大電池容量,減小放電深度,可以延長電池的使用壽命。
三、儲能蓄電池成本
從目前市場競爭格局來看,鋰電池和鉛蓄電池占據(jù)大部分電化學(xué)儲能市場。電化學(xué)儲能載體是各種二次電池,主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池和液流電池等。
先計算成本,儲能系統(tǒng)主要設(shè)備是儲能雙向變流器,儲能蓄電池和配套的電費等設(shè)備,目前大型的儲能蓄電池價格有所下降,鋰電池能做到每度1.6元,使用壽命約8-12年,充電效率約88%,鉛炭電池能做到每度0.7元,使用壽命約5-7年,充電效率約85%。盡管商業(yè)模式簡單明了,但投資回收期仍然很長。
行業(yè)資深人士認(rèn)為,儲能行業(yè)的發(fā)展還需要更多的產(chǎn)業(yè)政策支持,包括稅收、社會資本的接入、并網(wǎng)接入支持等更多有利的組合拳的形式,給市場提供一個良性的發(fā)展空間。CNESA今年4月提供的行業(yè)研究白皮書顯示,中國的儲能市場未來3年主要場景分布中,商用節(jié)能占到27.8%,調(diào)峰調(diào)頻占到24.1%,戶用光伏占到18.5%。在政策上,峰谷電價差未來是否能夠擴(kuò)大,在較長的投資回收周期中,電力價格的變化將對儲能項目的收益產(chǎn)生重大的影響。
四、儲能的相關(guān)政策
據(jù)國際能源網(wǎng)/光伏頭條粗略統(tǒng)計,目前山西、江蘇、山東、河北、甘肅、新疆、福建、北京、貴州等省市下發(fā)了相關(guān)儲能的利好政策;其中,江蘇、山西、北京較為突出:山西已出臺山西省電力輔助服務(wù)市場化建設(shè)試點方案,江蘇規(guī)范客戶側(cè)儲能系統(tǒng)并網(wǎng)管理,其將為用戶側(cè)儲能設(shè)備大規(guī)模接入電網(wǎng)解除障礙;北京市將在2018年內(nèi)試點推進(jìn)一批可再生能源消納、公共建筑蓄冷等儲能項目。
五、儲能發(fā)展的幾種商業(yè)化路徑
1、動態(tài)擴(kuò)容
我們都知道,變壓器的額定容量在出廠的那一刻起就是固定的,而當(dāng)電力用戶由于后期某些需求的影響,造成變壓器滿額運行,就要進(jìn)行擴(kuò)容,據(jù)了解,一般地區(qū)的擴(kuò)容費用都非常高,這個時候安裝儲能就可以實現(xiàn)動態(tài)擴(kuò)容,避免花費大量金錢。
2、需求響應(yīng)
需求響應(yīng),說的簡單點,就是用戶根據(jù)電網(wǎng)發(fā)出的信號,改變負(fù)荷曲線的行為。我國的電力負(fù)荷曲線有個非常明顯的高峰,實行需求側(cè)響應(yīng)能有效的改善這一現(xiàn)象。用戶的儲能設(shè)施參與需求響應(yīng)后,電網(wǎng)會給一定的補(bǔ)償費用,或者依靠峰谷價差獲得收益。有一點需要注意,參與需求響應(yīng)是要接受電網(wǎng)的調(diào)度。
3、需量電費管理
想要知道儲能如何參與需量電費管理,首先一定要了解什么是需量電費,簡單點說,就是大工業(yè)客戶針對變壓器收取的電費,而無論是按變壓器的容量收取,還是按最大負(fù)荷收費,都無法滿足用戶的峰谷用電負(fù)荷特性,而儲能可以進(jìn)行削峰填谷,改善這一狀況,減少需量電費。
4、配套工商業(yè)光伏
隨著光伏補(bǔ)貼的退坡,光伏企業(yè)必須尋找新的模式提高收益。工商業(yè)光伏+儲能,可以提高自發(fā)自用率,從而減輕用戶的電費壓力,同時也可以白天對儲能電池充電,晚上放電,從而賺錢價差。
5、峰谷價差
相信很多人對這個盈利模式一點也不陌生,目前大部分企業(yè)的盈利來源就是峰谷價差。峰谷價差是指根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷變化情況,將每天24小時劃分為高峰、平段、低谷等多個時段,對各時段分別制定不同的電價水平,以鼓勵用電客戶合理安排用電時間,削峰填谷,提高電力資源的利用效率。
7月2日,國家發(fā)改委網(wǎng)站正式發(fā)布《關(guān)于創(chuàng)新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價格機(jī)制的意見》,文件中說:“加大峰谷電價實施力度,運用價格信號引導(dǎo)電力削峰填谷。省級價格主管部門可在銷售電價總水平不變的前提下,建立峰谷電價動態(tài)調(diào)整機(jī)制,進(jìn)一步擴(kuò)大銷售側(cè)峰谷電價執(zhí)行范圍,合理確定并動態(tài)調(diào)整峰谷時段,擴(kuò)大高峰、低谷電價價差和浮動幅度,引導(dǎo)用戶錯峰用電。鼓勵市場主體簽訂包含峰、谷、平時段價格和電量的交易合同。利用峰谷電價差、輔助服務(wù)補(bǔ)償?shù)仁袌龌瘷C(jī)制,促進(jìn)儲能發(fā)展。利用現(xiàn)代信息、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),鼓勵電動汽車提供儲能服務(wù),并通過峰谷價差獲得收益。完善居民階梯電價制度,推行居民峰谷電價。”
六、儲能四大商業(yè)模式創(chuàng)新
以下為目前應(yīng)用的幾種合作業(yè)務(wù)模式,這幾個案例分別代表了不同的業(yè)務(wù)模式。
業(yè)務(wù)模式1:電網(wǎng)一次調(diào)頻服務(wù)儲能模式
像電網(wǎng)一次調(diào)頻這樣的儲能服務(wù),該模式是利用了儲能具備“響應(yīng)迅速、精確跟蹤”的優(yōu)勢,以及“改善區(qū)域電網(wǎng)的暫態(tài)頻率”的特性,參與一些電網(wǎng)調(diào)度服務(wù),不僅擁有技術(shù)上的優(yōu)勢和成本上的優(yōu)勢,更在將來有一個積極的社會效應(yīng),因為相對來講,它是比較環(huán)保的。在成熟的電力的輔助服務(wù)市場當(dāng)中,可以獲得比較穩(wěn)定的收益,但是只能經(jīng)歷一次調(diào)頻。目前,短期的1C的放電是沒有問題的,在平??梢宰龅?.4C左右。
業(yè)務(wù)模式2:配網(wǎng)側(cè)的“增量配網(wǎng)+”儲能模式
第二種業(yè)務(wù)模式是我們園區(qū)的增量配網(wǎng)+儲能服務(wù)的模式,像案例當(dāng)中的無錫新加坡園區(qū)用的就是這種模式。
因為園區(qū)用電量比較大,相對來講,企業(yè)也是比較多的。這里的儲能電站可實現(xiàn)園區(qū)的用電精準(zhǔn)化管理和智能化運營,可以使園區(qū)符合峰值的平衡,提供智能化節(jié)電、應(yīng)急供電和使用需求側(cè)的管理,目前統(tǒng)一面向結(jié)算的園區(qū)和大型的企業(yè)產(chǎn)業(yè)園。
然而在國內(nèi)目前適合做這樣增量配網(wǎng)的園區(qū)并不是很多,因為它首先涉及到一個問題:園區(qū)里面的企業(yè)是跟誰來進(jìn)行結(jié)算。如果每個公司都是跟供電公司進(jìn)行結(jié)算的話,這樣做起來就比較困難,但是國內(nèi)也不是沒有,像新加坡工業(yè)園園區(qū)里的企業(yè)都是跟工業(yè)園進(jìn)行結(jié)算的。還有一些大型的企業(yè),占地幾千畝,它的配電站和變壓器也是分布在企業(yè)的各個地方。投資這樣的儲能電站,對它的電力應(yīng)用和峰谷電差調(diào)峰有較好的經(jīng)濟(jì)效益回報。
并且在這種大型企業(yè)內(nèi)部,還可以通過能源路由器實現(xiàn)各個變壓器之間的互聯(lián)互通。因為相對來說每個占地面積比較大的企業(yè),變電站和變壓器比較分散,但是它每一臺變壓器的功率的需求又不一樣,我們通過內(nèi)部儲能電站來調(diào)配。
業(yè)務(wù)模式3:IDC“儲能+備電”系統(tǒng)服務(wù)模式
系統(tǒng)服務(wù)模式是我們針對北京移動做的一個服務(wù)。將原本普通的UPS電池?fù)Q成了儲能電池,將原本固有的容量撤出一部分,做備用電,剩余的部分拿出來做儲能,這個模式由固定資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為運營資產(chǎn),成本轉(zhuǎn)化為收益,UPS的切換時間做到了10毫秒,提供了15分鐘的備用電源的緩沖時間。
業(yè)務(wù)模式4:“儲能+”優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)
這種模式是可以向高端制造業(yè)提供更可靠的供電服務(wù),因為目前國家產(chǎn)業(yè)升級比較快,低端向高端轉(zhuǎn)型,解決用戶的痛點,改善用戶的電能質(zhì)量,能夠節(jié)省用戶的用電,固定資產(chǎn)的投資。
七、儲能不同技術(shù)路線經(jīng)濟(jì)測算
雖然目前電池成本無法保證項目9%的收益率,但是可以通過與屋頂光伏、需量電費管理、需求響應(yīng)等手段結(jié)合,達(dá)到較好經(jīng)濟(jì)性,提前布局儲能市場。
原標(biāo)題:光伏儲能要火?商業(yè)模式、投融資模式為哪般?成本收益又如何?